DE3720200A1 - Spruehbeschichtungseinrichtung mit einem rotationsspruehorgan - Google Patents

Spruehbeschichtungseinrichtung mit einem rotationsspruehorgan

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Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühbeschichtungseinrichtung mit einem Rotationssprühorgan zum Versprühen von Beschichtungsflüssigkeit, mit mindestens einem Kanal, der durch das Rotationssprühorgan hindurch geht und auf dessen Vorderseite ausmündet und der zur Zufuhr von Reinigungsflüssigkeit auf die Vorderseite dient, durch deren Rotation die Reinigungsflüssigkeit über sie hinwegströmt und in Form eines im Querschnitt im wesentlichen ringförmigen Flüssigkeitsmantels abgeschleudert wird, welcher auf der Vorderseite einen Unterdruck erzeugt.
Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 31 44 209 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung hat das Rotationssprühorgan im wesentlichen die Form einer flachen Scheibe. Sie ist auf einer Welle festgeschraubt und hat eine Vielzahl von durch sie hindurch führenden Kanälen, welche auf mehreren Kreisen konzentrisch zur Welle angeordnet sind. Jedem Kreis von Kanälen kann über eine Leitung Beschichtungsflüssigkeit, insbesondere Lack zugeführt werden. Während des Wechsels von einer Sorte Beschichtungsflüssigkeit auf eine andere, und auch am Beginn von längeren Betriebsunterbrechungen, wird die Sprühbeschichtungseinrichtung gereinigt, indem anstelle von Beschichtungsflüssigkeit eine Reinigungsflüssigkeit über die Leitungen zu den Kanälen geleitet wird. Vom Rotationssprühorgan während Beschichtungsvorgängen abgeschleuderte Beschichtungsflüssigkeit zieht aus der Umgebung Luft an und erzeugt dadurch auf der Vorderseite des Rotationssprühorgans einen Unterdruck. Durch diesen Unterdruck werden Teilchen von der abgeschleuderten Beschichtungsflüssigkeit auf die Vorderseite des Rotationssprühorgans zurückgesaugt. Diese zurückgesaugten Teilchen von Beschichtungsflüssigkeit haften an der Vorderseite des Rotationssprühorgans und müssen während der Reinigungsvorgänge von der Reinigungsflüssigkeit weggespült werden. Aus diesem Grunde muß während Reinigungsvorgängen Reinigungsflüssigkeit durch die radial am innersten gelegenen Kanäle des Rotationssprühorgans auch dann zu dessen Vorderseite geleitet werden, wenn während eines vorangegangenen Beschichtungsvorganges nur über radial weiter außen gelegene Kanäle Beschichtungsflüssigkeit versprüht wurde. Radial innerhalb des innersten Kranzes von Kanälen auf der Vorderseite haftende Teilchen von Beschichtungsflüssigkeit können jedoch auf diese Weise nicht von Reinigungsflüssigkeit erfaßt und weggespült werden. Deshalb muß das innerhalb des innersten Kranzes von Kanälen gelegene Rotationszentrum der Vorderseite des Rotationssprühorgans separat in einem zusätzlichen Reinigungsvorgang auf andere Weise gereinigt werden. Dieser Nachteil ist auch dann gegeben, wenn das Rotationssprühorgan nicht scheibenförmig, sondern glockenförmig ist. Glockenförmige Rotationssprühorgane sind aus der US-PS 32 81 076 und der DE-PS 30 00 002 bekannt.
Auch sie haben den Nachteil, daß weder Beschichtungsflüssigkeit noch Reinigungsflüssigkeit in der Rotationsachse zur Vorderseite des Rotationssprühorgans gelangen kann, so daß das Rotationszentrum der Vorderseite nur durch zusätzliche Maßnahmen in einem zusätzlichen Arbeitsvorgang gereinigt werden kann.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Rotationszentrum der Vorderseite des Rotationssprühorgans auf einfache Weise gleichzeitig und automatisch zu reinigen, wenn auch die übrigen Bereiche der Vorderseite mit Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden. Dabei soll die Sprühbeschichtungseinrichtung klein sein und in kürzerer Zeit als bei den bekannten Einrichtungen die Reinigung der gesamten Vorderseite des Rotationssprühorgans ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß radial außerhalb der Vorderseite, axial von ihr weg über das Rotationssprühorgan nach hinten versetzt, eine zum Rotationssprühorgan im wesentlichen ringförmige Gasauslaßanordnung zur Abgabe eines im Querschnitt im wesentlichen ringförmigen Gasstromes und zur Injizierung dieses Gasstromes durch den Flüssigkeitsmantel der Reinigungsflüssigkeit hindurch in den Bereich des von ihm erzeugten Unterdruckes auf der Vorderseite angeordnet ist, so daß durch den Unterdruck ein Teil dieses Gases und vom Gas verwirbelte Teilchen der Reinigungsflüssigkeit auf das Rotationszentrum der Vorderseite gesaugt werden.
Damit läßt sich ein Sprühbeschichtungsverfahren durchführen, bei welchem
  • a) während eines Sprühbeschichtungsvorganges durch das Rotationssprühorgan flüssiges Beschichtungsmaterial gegen ein zu beschichtendes Objekt gesprüht wird, und
  • b) während Sprühbeschichtungspausen die Vorderseite des Rotationssprühorgans durch eine Reinigungsflüssigkeit gereinigt wird, die von innen nach außen über die Vor­ derseite des Rotationssprühorgans geleitet und durch dessen Rotation von ihm abgeschleudert wird, wobei die abgeschleuderte Reinigungsflüssigkeit einen sich vom Rotationssprühorgan aus wegerstreckenden, im Quer­ schnitt im wesentlichen ringförmigen Flüssigkeits­ mantel bildet, dessen Strömung einen Gasunterdruck auf der Vorderseite des Rotationssprühorgans erzeugt.
Gemäß der Erfindung wird während des Verfahrensschrittes b) auf der vom Bereich des Gasunterdrucks abgewandten Seite des Flüssigkeitsmantels Gas derart in den Flüssigkeitsman­ tel injiziert, daß es die Reinigungsflüssigkeit in dem Flüssigkeitsmantel verwirbelt und ein Gas-Reinigungs­ flüssigkeit-Gemisch bildet, welches vom Gasunterdruck innerhalb des Flüssigkeitsmantels auf das Rotationszentrum der Vorderseite des Rotationssprühorgans gezogen wird. Vorzugsweise wird das Gas in Form eines hohlen Gasmantels, welcher das Rotationssprühorgan umgibt, über das Rotations­ sprühorgan hinweg gegen den aus Reinigungsflüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsmantel geleitet, wobei das Gas mit einem wesentlich höheren Druck als die Reinigungs­ flüssigkeit zugeführt wird, so daß das Gas den Flüssig­ keitsmantel der Reinigungsflüssigkeit durchdringt und darin eine Venturi-Injektor-Wirkung erzeugt, durch welche die Reinigungsflüssigkeit verwirbelt wird und Flüssigkeits­ teilchen vom Gas in den Bereich des Unterdruckes bis in das Zentrum auf der Vorderseite des Rotationssprühorgans mitgerissen werden.
Dadurch wird gemäß der Erfindung beim Reinigen der Vorderseite des Rotationssprühorgans auch Reinigungsflüssigkeit in das Zentrum der Vorderseite gesaugt, von der Vorderseite radial abgeschleudert, und damit die gesamte Vorderseite einschließlich deren Rotationszentrum gereinigt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 einen abgebrochenen Längsschnitt durch eine Sprühbeschichtungseinrichtung nach der Erfindung mit vertikal verlaufender Rotationsachse,
Fig. 2 eine Vorderansicht der Einrichtung von Fig. 1 in Richtung eines Pfeiles II gesehen,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Sprüh­ beschichtungseinrichtung nach der Erfindung mit horizontaler Rotationsachse, und
Fig. 4 eine Vorderansicht der Einrichtung von Fig. 3 in Richtung eines Pfeiles IV gesehen.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Sprüheinrichtungen enthalten jeweils ein von einem Träger 2 drehbar getragenes Rotationssprühorgan 4, mindestens eine Leitung 6 für die alternative Zufuhr von Beschichtungsflüssigkeit oder Spülflüssigkeit auf eine Rückseite 8 des Rotationssprühorgans, mindestens zwei weitere Leitungen 12 und 14 zur Zufuhr von Spülflüssigkeit auf die Rückseite 8, einen Luftringkanal 16, aus welchem über ringförmig angeordnete Bohrungen 20 ein ringförmiger Gasvorhang über eine äußere Mantelfläche 22 des Rotationssprühorgans nach vorne strömt und dabei die äußere Mantelfläche 22 sauber hält und, von einer Vorderseite 28 an einer äußeren Kante 30 in Form eines Flüssigkeitstrichters, abgeschleuderte Beschichtungsflüssigkeit umhüllt und dabei ihre radiale Ausdehnung begrenzt. Je nach Strömungsstärke des Gasvorhanges 24 hat der aus abgeschleuderter und damit versprühter Beschichtungsflüssigkeit bestehende Flüssigkeitsmantel 32 einen kleineren oder größeren Durchmesser.
Die Vorderseite 28 des Rotationssprühorgans 4 besteht teilweise aus einem flachen Stirnflächenbereich 34, welcher konzentrisch zum Rotationszentrum 36 und damit konzentrisch zur Rotationsachse 38 des Rotationssprühorgans liegt und mindestens bis zu einem ringförmigen Auslaß 40 sich radial nach außen erstreckt. Beschichtungsflüssigkeit oder Reinigungsflüssigkeit strömt von der Rückseite 8 über den Auslaß 40 zur Vorderseite 28. Ein weiterer Teil der Vorderseite 28 ist durch die Stirnfläche 42 des Kopfes 44 einer Schraube 46 gebildet, mit welcher das Rotationssprühorgan 4 auf einer Welle 48 befestigt ist. Die Stirnfläche 42 ist flach und liegt in der gleichen Ebene wie der flache Stirnflächenbereich 34.
Reinigungsflüssigkeit der Leitung 12 wird durch einen Ringkanal 50, welcher konzentrisch zur Rotationsachse 38 im Rotationssprühorgan 4 gebildet ist, am Schraubenkopf 44 vorbei zur Vorderseite 28 "geschossen". Mit radialem Abstand 52 schließt sich an den flachen Stirnflächenbereich 34 auf der Vorderseite 28 ein glockenförmig nach vorne gekrümmter Bereich 54 an, an dessen Ende sich die Kante 30 befindet.
Insoweit sind alle Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 4 gleich ausgebildet.
Die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist eine sogenannte "Dachmaschine" zum Beschichten der Dachflächen von Objekten, beispielsweise von Autokarosserien. Zu diesem Zwecke ist die Rotationsachse 38 vertikal angeordnet und die Vorderseite 28 nach unten gegen die zu beschichtende Fläche gerichtet. In Fig. 1 ist die nach unten gerichtete Seite mit "X" und die nach oben gerichtete Seite mit "Y" bezeichnet. Auf dem Träger 2 sitzt koaxial zur Rotationsachse 38 ein axial und in Umfangsrichtung verstellbarer Ring 60 mit einem Ringkanal 62, an welchem eine Luftleitung 64 angeschlossen ist. In dem Ring 60 sind auf einem Kreis 66 auf dem gesamten Kreisumfang verteilt eine Vielzahl von Bohrungen 68 gebildet, welche konzentrisch und parallel zur Rotationsachse 38 angeordnet sind und den Ringkanal 62 mit der umgebenden Atmosphäre verbinden. Die Bohrungen 68 verlaufen somit unter einem Winkel α von 90° zu einer Ebene 70, welche senkrecht zur Rotationsachse 38 verläuft. Dadurch bilden die Bohrung 68 eine ringförmige Gasauslaßanordnung über 360°, über welche aus dem Ringkanal 62 ein hohlzylindrischer Gasstrom 72 strömt, innerhalb welchem sich mit radialem Abstand das Rotationssprühorgan 4 befindet. Die vordere Ebene 70 des Rings 60 hat von der Kante 30 des Rotationssprühorgans 4 einen Abstand 73 im Bereich zwischen 30 mm bis 50 mm. Luft wird über die Gasauslaßanordnung bzw. die Bohrungen 68 nicht während der Abgabe von Beschichtungsflüssigkeit, sondern dann abgegeben, wenn über die Leitungen 6, 12 und 14 Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird. Diese Reinigungsflüssigkeit, ein Lösungsmittel, wird mit einem Druck im Bereich von 1,5 bar bis 3,5 bar zugeführt und auf der Vorderseite 28 von der Kante 30 in Form eines Flüssigkeitsmantels 32 abgeschleudert. Die Reinigungsflüssigkeit strömt mit hoher Geschwindigkeit über die Vorderseite 28, da das Rotationssprühorgan 4 mit hoher Drehzahl von z.B. 25 000 Umdrehungen pro Minute dreht, und reißt aus dem vor der Vorderseite gelegenen Bereich Luft mit, so daß in diesem Bereich ein Unterdruck entsteht. Dieser Unterdruck reicht jedoch nicht aus, um Reinigungsflüssigkeit in das Zentrum 36 auf der Vorderseite 28 zu ziehen. Damit die gesamte Vorderseite 28 einschließlich des Rotationszentrums 36 eine wesentliche Menge von Reinigungsflüssigkeit erhält und von ihr gereinigt wird, wird von den Bohrungen 68 Luft mit einem Druck von 5 bis 6 bar, also einem höheren Druck als die Reinigungsflüssigkeit, über das Rotationssprühorgan 4 hinweg in den aus Reinigungsflüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsmantel 32 und durch ihn hindurch bis in den Bereich 76 vor der Stirnseite 28 injiziert, in welchem der Unterdruck herrscht. Der Luftstrom der Bohrungen 68 und der Gasmantel 32 der Reinigungsflüssigkeit bilden also zusammen einen umgekehrten Venturi-Injektor, bei welchem der Gasstrom 72 die Reinigungsflüssigkeit des Flüssigkeitsmantels 32 verwirbelt und Teilchen davon mitreißt, wobei sich ein Luft-Reinigungsflüssigkeit-Gemisch bildet. Dieses Gemisch wird längs von Pfeilen 80 vom Unterdruck im Bereich 76 vor der Vorderseite 28 angezogen und auf die gesamte Stirnfläche 34 und die Stirnfläche 42 des Schraubenkopfes 44 gezogen, welche die Vorderseite 28 bilden. Das angezogene Gemisch gelangt auf diese Weise bis in das Rotationszentrum 36, wo es von der Stirnfläche 42 der Schraube erfaßt und infolge der Rotation radial nach außen getrieben wird, und auf diese Weise die gesamte Vorderseite 28 reinigt.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform ist eine sogenannte "Seitenmaschine" zum Beschichten von Seitenflächen. Aus diesem Grunde ist bei dieser Ausführungsform die Rotationsachse 38 horizontal. Ein weiterer Unterschied zur Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besteht darin, daß ein dem Ring 60 funktionsmäßig entsprechender Ring 90 in Drehrichtung und in Axialrichtung verstellbar angeordnet ist, bei welchem nur in einem unteren Kreisausschnitt 92 über einen Winkel c von 120° Bohrungen 94 vorgesehen sind, welche konzentrisch und parallel zur Rotationsachse 38 verlaufen. Über den verbleibenden Teilkreis 93 über einen Winkel α von 240° ist eine Vielzahl von Bohrungen 96 gebildet, deren Bohrungsachsen 98 mit der vorderen Ringebene 70 einen Winkel β zwischen 30° und 60°, vorzugsweise von 45° einschließen, so daß die von ihnen aus dem Ringkanal 62 abgegebene Luft schräg nach unten strömt. Dadurch wird zusätzlich zu den bereits mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Wirkungen erreicht, daß vom Rotationssprühorgan 4 abgeschleuderte Reinigungsflüssigkeit nicht auf eine beschichtete Objektfläche gelangen kann, wenn sich die Sprühbeschichtungseinrichtung nicht vollständig unterhalb eines zu beschichtenden Objektes befindet, sondern noch in solcher Höhe und Nähe zu dem zu beschichtenden Objekt, daß ohne den durch die Bohrungen 96 nach unten gerichteten Luftstrom vom Rotationssprühorgan abgeschleuderte Reinigungsflüssigkeit auf das zu beschichtende Objekt gelangen würde. Außer diesen Unterschieden hat die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform die gleichen Teile und die gleichen Wirkungen wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform, weshalb auf deren Beschreibung verwiesen wird.

Claims (10)

1. Sprühbeschichtungseinrichtung mit einem Rotations­ sprühorgan (4) zum Versprühen von Beschichtungs­ flüssigkeit, mit mindestens einem Kanal (50), der durch das Rotationssprühorgan hindurch geht und auf dessen Vorderseite (28) ausmündet und der zur Zufuhr von Reinigungsflüssigkeit auf die Vorderseite dient, durch deren Rotation die Reinigungsflüssigkeit über sie hinwegströmt und in Form eines im Querschnitt im wesentlichen ringförmigen Flüssigkeitsmantels abgeschleudert wird, welcher auf der Vorderseite (28) einen Unterdruck erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß radial außerhalb der Vorderseite (28), axial von ihr weg über das Rotationssprühorgan (4) nach hinten versetzt, eine zum Rotationssprühorgan (4) im wesentlichen ringförmige Gasauslaßanordnung (68; 94, 96) zur Abgabe eines im Querschnitt im wesentlichen ringförmigen Gasstromes (72; 72, 98) und zur Injizierung dieses Gasstromes durch den Flüssigkeits­ mantel (32) der Reinigungsflüssigkeit hindurch in den Bereich des von ihm erzeugten Unterdruckes auf der Vorderseite angeordnet ist, so daß durch den Unter­ druck ein Teil dieses Gases und vom Gas verwirbelte Teilchen der Reinigungsflüssigkeit auf das Rotations­ zentrum (36) der Vorderseite (28) gesaugt werden.
2. Sprühbeschichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom (72; 72, 98) in der Gasauslaßanordnung (68; 94, 96) einen höheren Druck hat als die Reinigungsflüssigkeit des Flüssigkeitsmantels (32) im Kanal (50), und daß der Gasstrom und der Flüssigkeitsmantel eine Venturi- Anordnung bilden, durch welche, zusammen mit der Rotation des Flüssigkeitsmantels durch die Rotation des Rotationssprühorgans (4), die Reinigungsflüssigkeit verwirbelt wird und ein Gemisch aus verwirbelter Reinigungsflüssigkeit und Gas des Gasstromes erzeugt wird.
3. Sprühbeschichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (28) des Rotationssprühorgans (4) einen sich über das Rotationszentrum (36) erstreckenden und konzentrisch zu ihm ausgebildeten flachen Stirnflächenbereich (34, 42) aufweist.
4. Sprühbeschichtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (42) des Kopfes (44) einer Schraube (46), mit welcher das Rotationssprühorgan (4) auf einer Welle (48) befestigt ist, flach ist und als Teil des flachen Stirnflächenbereichs (42, 34) in der gleichen Ebene liegt wie dieser Stirnflächenbereich.
5. Sprühbeschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse (38) des Rotationssprühorgans (4) im wesentlichen vertikal angeordnet ist, und daß die Gasauslaßrichtung (72) der Gasauslaßanordnung (68) im wesentlichen parallel zur Rotationsachse (38) verläuft (Fig. 1, 2).
6. Sprühbeschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse (38) des Rotationssprühorgans (4) im wesentlichen horizontal angeordnet ist, daß über einen oberen Teilkreis (93) von im wesentlichen 240° (d) die Gasauslaßrichtung (98) der Gasauslaßanordnung (Teil 96) unter einem Winkel (β) zwischen 30° und 60° zu einer Vertikalebene (70) nach unten gerichtet ist, und daß über den verbleibenden Teilkreis (92) von im wesentlichen 120° (c) die Gasauslaßrichtung (72) der Gasauslaßanordnung (Teil 94) im wesentlichen parallel zur Rotationsachse (38) verläuft (Fig. 3, 4).
7. Sprühbeschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslaßanordnung (68; 94, 96) in einem Ring (60; 90) gebildet ist, welcher drehbar und axial zur Rotationsachse (38) des Rotationssprühorgans (4) verstellbar angeordnet ist.
8. Sprühbeschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslaßanordnung durch eine Vielzahl von Bohrungsöffnungen (68; 94, 96) gebildet ist, die radial außerhalb des Rotationssprühorgans (4), axial gegenüber der Vorderseite (28) über das Rotationssprühorgan hinweg nach hinten versetzt ringförmig angeordnet sind.
9. Sprühbeschichtungsverfahren, bei welchem
  • a) während eines Sprühbeschichtungsvorganges durch ein Rotationssprühorgan flüssiges Beschichtungs­ material gegen ein zu beschichtendes Objekt gesprüht wird, und
  • b) während Sprühbeschichtungspausen die Vorderseite des Rotationssprühorgans durch eine Reinigungs­ flüssigkeit gereinigt wird, die von innen nach außen über die Vorderseite des Rotationssprüh­ organs geleitet und durch dessen Rotation von der Vorderseite abgeschleudert wird, wobei die abgeschleuderte Reinigungsflüssigkeit einen sich vom Rotationssprühorgan weg erstreckenden, im Querschnitt im wesentlichen ringförmigen Flüssigkeitsmantel bildet, dessen Strömung einen Gasunterdruck auf der Vorderseite des Rotations­ sprühorgans erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß während des Reinigungsvorganges gemäß Verfahrensschritt b) auf der vom Bereich des Gasunterdrucks abgewandten Seite des Flüssigkeits­ mantels her Gas derart in den Flüssigkeitsmantel injiziert wird, daß es die Reinigungsflüssigkeit in dem Flüssigkeitsmantel verwirbelt und ein Gas- Reinigungsflüssigkeit-Gemisch bildet, welches vom Gasunterdruck innerhalb des Flüssigkeitsmantels auf das Rotationszentrum der Vorderseite des Rotationssprühorgans gezogen wird.
10. Sprühbeschichtungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in Form eines hohlen Gasmantels, welcher das Rotationssprühorgan umgibt, über das Rotationssprühorgan hinweg gegen den aus Reinigungsflüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsmantel geleitet wird, daß das Gas mit einem wesentlich höheren Druck als die Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird, so daß das Gas den Flüssigkeitsmantel der Reinigungsflüssigkeit durchdringt und darin eine Venturi-Injektor-Wirkung erzeugt, durch welche die Reinigungsflüssigkeit verwirbelt wird und Flüssigkeits­ teilchen vom Gas in den Bereich des Unterdruckes bis auf die Vorderseite des Rotationssprühorgans mitgerissen werden.
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